IT202000018925A1 - VACUUM PLANE DRIVEN BY WAVE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell?invenzione avente per TITOLO: DESCRIPTION of the invention with TITLE:
? AEREOMOTORE A DEPRESSIONE AZIONATO DAL MOTO ONDOSO ? ? WAVE-DRIVEN VACUUM PLANE ?
DESCRIZIONE DESCRIPTION
1) Settore della tecnica 1) Technical sector
La presente invenzione si riferisce al settore delle macchine e degli impianti che convertono l?energia meccanica delle onde in energia pneumatica per azionare una turbina ad aria. Ha ad oggetto un aeromotore che ? mosso dalla pressione statica esercitata dall?aria atmosferica grazie ad una macchina aspiratrice ad acqua azionata dal moto ondoso che mantiene ad una pressione inferiore a quella atmosferica l?interno di un corpo cavo in una delle cui pareti lo stesso ? installato. The present invention refers to the sector of machines and systems which convert the mechanical energy of waves into pneumatic energy to operate an air turbine. Does it concern an aircraft that ? moved by the static pressure exerted by the atmospheric air thanks to a water suction machine driven by the wave motion which maintains the inside of a hollow body at a pressure lower than the atmospheric one in one of whose walls the same ? installed.
2) Stato della tecnica 2) State of the art
2.1) Nel cammino verso un?economia fondata sulla utilizzazione, tendenzialmente esclusiva, delle energie rinnovabili - ormai imposta dai sempre pi? frequenti disastri ambientali, provocati da eventi meteorologici estremi - un ruolo fondamentale ? destinata a svolgere l?energia che ? possibile trarre dal movimento delle grandi masse di acqua dei mari e degli oceani (onde, correnti, maree). 2.1) On the way towards an economy based on the basically exclusive use of renewable energies - by now imposed by the more and more? frequent environmental disasters, caused by extreme weather events - a fundamental role ? destined to carry out the?energy that ? possible to draw from the movement of large masses of water in the seas and oceans (waves, currents, tides).
Si tratta, infatti, di un?energia estremamente diffusa (i mari e gli oceani rappresentano il 71% circa di tutta la superficie terrestre), pressoch? inesauribile e particolarmente densa. It is, in fact, an extremely widespread energy (the seas and oceans represent approximately 71% of the entire earth's surface), almost inexhaustible and particularly dense.
2.2) I dispositivi che utilizzano il principio della colonna d?acqua oscillante ( Oscillating Water Column - OWC 2.2) Devices that use the principle of the oscillating water column (Oscillating Water Column - OWC
Per quanto riguarda, in particolare, l?energia estraibile dal moto ondoso, attualmente, tra i vari dispositivi di conversione dell?energia meccanica delle onde in energia pneumatica per azionare una turbina, il pi? diffuso, in termini di numero e durata degli impianti/prototipi gi? installati, ? quello che utilizza il principio della colonna d?acqua oscillante. As regards, in particular, the energy that can be extracted from the wave motion, currently, among the various devices for converting the mechanical energy of the waves into pneumatic energy to operate a turbine, the most? widespread, in terms of number and duration of the plants/prototypes already? installed, ? the one that uses the principle of the oscillating water column.
Il relativo impianto, come noto, ? costituito, fondamentalmente, da una camera (camera di oscillazione) completamente aperta alla base, parzialmente immersa nell?acqua del mare, in comunicazione fluidica, nella sua parte superiore, con l?ambiente esterno attraverso una apertura di sezione ridotta, ovvero un condotto, nel quale ? installata una turbina ad aria, che ha la propriet? di mantenere lo stesso senso di rotazione, indipendentemente dalla direzione del flusso dell?aria che l?attraversa (di norma, una turbina Wells). The relative system, as known, ? basically consisting of a chamber (oscillation chamber) completely open at the base, partially immersed in sea water, in fluid communication, in its upper part, with the external environment through an opening with a reduced section, or a duct, in which ? installed an air turbine, which has the property? to maintain the same direction of rotation, regardless of the direction of the air flow that crosses it (usually a Wells turbine).
Il ritmico innalzarsi e abbassarsi del livello dell?acqua all?interno della camera, provocato dal moto ondoso, opera, sostanzialmente, come un pistone idraulico che, nella fase di sollevamento dell?onda, comprime verso l?alto l?aria presente nella camera, costringendola a fuoriuscire all?esterno attraverso la turbina, nella fase di ritiro dell?onda, crea, in conseguenza dell?abbassamento del livello dell?acqua nella camera, una depressione, in relazione alla quale l?aria esterna penetra all?interno della camera. The rhythmic rise and fall of the water level inside the chamber, caused by the wave motion, essentially operates like a hydraulic piston which, in the wave lifting phase, compresses the air in the chamber upwards , forcing it to go outside through the turbine, in the wave withdrawal phase, creates, as a result of the lowering of the water level in the chamber, a depression, in relation to which the external air penetrates inside the room.
Il flusso dellaria che, alternativamente, fuoriesce dalla ed entra nella camera, mette e mantiene in rotazione la turbina. The flow of air which alternately leaves and enters the chamber sets and keeps the turbine in rotation.
2.3) Vantaggi e limiti degli impianti a colonna d?acqua oscillante OWC Il principale vantaggio di questo tipo di impianti ? dato dalla loro estrema semplicit? costruttiva, dalla loro robustezza e dalla particolare affidabilit? di funzionamento, in quanto, a parte la turbina, non vi sono organi meccanici in movimento, sicch? anche le operazioni di esercizio, manutenzione, riparazione sono estremamente ridotte. Inoltre, l?impianto, se localizzato lungo le coste ed inglobato/integrato nelle strutture tipiche presenti nelle stesse (quali dighe foranee, barriere frangiflutti e opere portuali in genere), presenta un impatto ambientale molto ridotto e costi di costruzione molto bassi in quanto ripartiti tra le due opere. 2.3) Advantages and limitations of OWC oscillating water column systems The main advantage of this type of system? given by their extreme simplicity? constructive, from their sturdiness and from the particular reliability? of operation, in that, apart from the turbine, there are no mechanical parts in motion, sich? also the operating, maintenance and repair operations are extremely reduced. Furthermore, if the plant is located along the coast and incorporated/integrated into the typical structures present in the same (such as breakwaters, breakwater barriers and port works in general), it has a very low environmental impact and very low construction costs as they are between the two works.
Accanto ai vantaggi di cui sopra, rimpianto presenta, per?, tre importanti criticit?: Alongside the above advantages, regret presents, however, three important criticalities:
- in primo luogo, la scarsa densit? dell?energia che ? in grado di estrarre dal moto ondoso. Il salto di pressione, infatti, che la camera di oscillazione ? in grado di provocare nell?aria presente al suo interno, e rendere disponibile sulle pale della turbina, ? strettamente correlato alle variazioni di altezza, provocate dal moto ondoso, del pelo libero dell?acqua presente nella stessa, sicch? ? limitato a pochi decimi di atmosfera. Il che comporta la necessit?, per ottenere una adeguata potenza, di realizzare impianti con camere di oscillazione e turbine di dimensioni molto grandi; - in the first place, the low density? of?energy that ? able to extract from the wave motion. The pressure jump, in fact, that the oscillation chamber ? able to cause the air present inside it, and make it available on the turbine blades, ? closely related to the variations in height, caused by wave motion, of the free surface of the water present in the same, so? ? limited to a few tenths of an atmosphere. This entails the need, in order to obtain adequate power, to build plants with very large oscillation chambers and turbines;
- la bassa efficienza della turbina Wells rispetto alle turbine ordinarie; - le dissipazioni di energia, per attriti alle pareti e vortici interni, legate al comportamento fluidodinamico dell?aria presente nella camera, al di sopra della colonna d?acqua oscillante, costretta, ad ogni passaggio/ritiro dell?onda, a variare la propria velocit? e direzione. - the low efficiency of the Wells turbine compared to ordinary turbines; - energy dissipation, due to friction on the walls and internal vortices, linked to the fluid dynamic behavior of the air present in the chamber, above the oscillating column of water, forced, at each passage/retreat of the wave, to vary its speed? and direction.
3) Descrizione generale e vantaggi dell?invenzione 3) General description and advantages of the invention
Tute le criticit? di cui sopra sono, invece, superate dall?aeromotore a depressione oggetto della presente domanda di breveto. All the criticisms? above are, on the other hand, superseded by the vacuum unit object of the present patent application.
Lo stesso ? costituito, fondamentalmente, da quattro componenti, opportunamente collegati tra loro e saldamente uniti ad una struttura fissa, o direttamente al suolo, o ad un corpo galleggiante; The same ? basically made up of four components, suitably connected to each other and firmly joined to a fixed structure, either directly to the ground, or to a floating body;
- almeno una macchina aspiratrice ad acqua azionata direttamente o indirettamente dal moto ondoso; - at least one water suction machine driven directly or indirectly by wave motion;
- un corpo cavo, che opera come camera di espansione; - a hollow body, which acts as an expansion chamber;
- almeno una turbina ad aria; - at least one air turbine;
- almeno un condotto che collega l?intemo del corpo cavo con la macchina aspiratrice. - at least one duct connecting the inside of the hollow body with the suction machine.
Al pari degli OWC, pu? essere installato sia lungo le coste, ed inglobato/integrato nelle strutture tipiche presenti nelle stesse, che in mare aperto. Like the OWC, pu? be installed both along the coast, and incorporated/integrated into the typical structures present therein, and in the open sea.
La macchina aspiratrice ad acqua ? costituita, nel suo nucleo essenziale, da qualunque manufato, in alcune tipologie dell?impianto conformato come un sifone, nel quale il flusso delle onde che lo atraversa crea un effeto venturi, che risucchia l?aria presente nella camera di espansione atraverso appositi condoti che collegano fluidicamente la parte interna di deta camera con la parte interna pi? ristreta del manufato. The water suction machine? constituted, in its essential nucleus, by any artifact, in some types of the system shaped like a siphon, in which the flow of waves that crosses it creates a venturi effect, which sucks in the air present in the expansion chamber through special ducts which fluidly connect the internal part of this chamber with the internal part more? restricted of the artifact.
Il corpo cavo ? fondamentalmente un cassone chiuso, a tenuta stagna, che comunica fluidicamente con l?ambiente esterno attraverso, almeno, due aperture: in una, ? installata una turbina ad aria; l?altra collega direttamente, o atraverso un tubo, l?intemo del cassone con la macchina aspiratrice ad acqua. Il cassone ha la funzione di operare copie camera di espansione dell?aria atmosferica, che, nel penetrare al suo interno, aziona la turbina. Per tale ragione, la pressione all?interno del corpo cavo ? stabilita e mantenuta a valori inferiori a quelli dell?atmosfera. The hollow body? basically a closed, watertight box which communicates fluidly with the external environment through, at least, two openings: in one, ? installed an air turbine; the other connects directly, or through a tube, the inside of the container with the water suction machine. The caisson has the function of operating copies of the atmospheric air expansion chamber, which, when penetrating inside, activates the turbine. For this reason, the pressure inside the hollow body ? established and maintained at values lower than those of the atmosphere.
La turbina - dato il fatto che il flusso dell?aria che l?attraversa ? unidirezionale ed ? relativamente costante - ? una ordinaria turbina ad aria. Il principio di funzionamento ? quello illustrato nel riassunto. The turbine - given the fact that the flow of air that passes through it? unidirectional and ? relatively constant - ? an ordinary air turbine. The working principle? that shown in the summary.
La depressione creata e mantenuta dalla macchina aspiratrice ad acqua all? interno della camera di espansione comporta che l?aria a pressione atmosferica, operando come aria compressa, nell? affluire all?interno della stessa, mette in rotazione le pale dell?aeromotore. The depression created and maintained by the water suction machine inside inside the expansion chamber implies that the air at atmospheric pressure, operating as compressed air, in the? flow inside the same, makes the rotor blades rotate.
Il salto di pressione che ? reso disponibile sulle pale dello stesso ? dato dalla differenza (di norma, 0,8 atmosfere) tra la pressione dell?aria atmosferica e quella presente all?interno del corpo cavo. The pressure jump that ? made available on the blades of the same ? given by the difference (usually 0.8 atmospheres) between the pressure of the atmospheric air and that present inside the hollow body.
Il condotto di aspirazione dell?aria che si ? espansa nel cassone ? costituito da un tubo che collega fluidicamente ? interno di detto cassone con la parte interna pi? ristretta del venturi, all?interno del quale penetra direttamente ovvero, come risulta dalla figura 5, con uno spazio delimitato, e chiuso ermeticamente, da un tronco di un tubo che racchiude il venturi. Detto spazio ? in comunicazione fluidica con la parte interna della sezione ristretta del venturi attraverso una serie di fori praticati nella parete di quest?ultimo The air intake duct that is? expanded in the box ? consisting of a tube that fluidically connects ? inside of said box with the inner part pi? restricted area of the venturi, inside which it penetrates directly or, as shown in figure 5, with a space delimited, and hermetically closed, by a trunk of a tube which encloses the venturi. Said space? in fluidic communication with the inner part of the narrow section of the venturi through a series of holes drilled in the wall of the latter
Da quanto osservato ai punti precedenti, risulta evidente che l?aeromotore a depressione qui illustrato, da un lato, presenta tutti i vantaggi propri dell?OWC, dall?altro, nessuna delle criticit? di cui si ? detto, posto che, data la sua conformazione e principio di funzionamento: From what has been observed in the previous points, it is evident that the vacuum engine illustrated here, on the one hand, has all the advantages typical of the OWC, on the other, none of the critical points of which yes? given that, given its conformation and operating principle:
- l?energia che ? in grado di estrarre dal moto ondoso ? maggiormente densa, ragion per cui pu? utilizzare turbine ad aria di dimensioni ridotte e ad alta velocit? di rotazione; - the energy that ? able to extract from wave motion ? more dense, which is why it can? use small-sized, high-speed air turbines? of rotation;
- il flusso dell?aria che attiva la turbina ? unidirezionale e la sua velocit? ? relativamente costante, ragion per cui non si verificano significative dissipazioni di energia al suo interno. - the air flow that activates the turbine? unidirectional and its speed? ? relatively constant, which is why there is no significant energy dissipation inside it.
E?, inoltre, possibile, con costi di realizzazione estremante bassi, limitati sostanzialmente a quelli di costruzione di una parete, inglobare la macchina aspiratrice ad acqua all?interno di un ordinario OWC, aumentando, cos?, in modo rilevante, tra il 20-30%, l?energia che viene estratta dal moto ondoso. It is also possible, with extremely low construction costs, substantially limited to those of building a wall, to incorporate the water suction machine within an ordinary OWC, thus increasing significantly between 20 -30%, the energy that is extracted from the wave motion.
L?aeromotore a depressione, pertanto, data la sua efficienza energetica, la sua competitivit? in termini di costi e benefici, e la possibilit? di installarlo sia lungo le coste, che in mare aperto, che, pi? in generale, in qualunque area marina caratterizzata da onde anche di solo 2 metri di altezza, pu? configurarsi come imo dei pi? importanti impianti per lo sfruttamento delle immense energie estraibili dal movimento delle onde. The vacuum engine, therefore, given its energy efficiency, its competitiveness? in terms of costs and benefits, and the possibility? to install it both along the coasts and in the open sea, which, pi? in general, in any marine area characterized by waves even of only 2 meters in height, pu? configure itself as imo of the pi? important plants for the exploitation of the immense energies that can be extracted from the movement of the waves.
4) Descrizione particolareggiata di alcune forme di esecuzione dell?aeromotore 4) Detailed description of some embodiments of the aircraft
La descrizione che segue volutamente non si sofferma sui dettagli tecnici che per un esperto del settore possono essere realizzati in vari modi e che sono, comunque, alla sua portata. Quindi, lo scopo della presente descrizione consiste nel mettere il tecnico del settore nelle condizioni di comprendere in generale l?invenzione e il relativo concetto inventivo, per attuarla nei suoi vari modi di esecuzione, anche con opportune varianti nell?ambito delle rivendicazioni annesse. The following description deliberately does not dwell on the technical details which for an expert in the field can be achieved in various ways and which are, in any case, within his reach. Therefore, the purpose of the present description is to enable the person skilled in the sector to understand the invention and the relative inventive concept in general, to implement it in its various embodiments, also with suitable variations within the scope of the appended claims.
Come si ? detto, rimpianto, nella versione base ? caratterizzato dall?essere costituito, fondamentalmente, dai seguenti componenti: How to ? said, regret, in the basic version ? characterized by being basically made up of the following components:
- una macchina aspiratrice ad acqua azionata dal moto ondoso; - a water suction machine driven by wave motion;
- un corpo cavo che opera come camera di espansione; - a hollow body which acts as an expansion chamber;
- una turbina ad aria; - an air turbine;
- almeno un condotto che collega l?interno del corpo cavo con la macchina aspiratrice ad acqua; - at least one duct which connects the inside of the hollow body with the water suction machine;
- delle strutture che uniscono i vari componenti tra loro e fissano l?impianto saldamente al suolo, o a una struttura fissa, o a un corpo galleggiante. - structures that join the various components together and fix the system firmly to the ground, or to a fixed structure, or to a floating body.
Pi? in particolare: Pi? in particular:
- la macchina aspiratrice ad acqua ? costituita, nel suo nucleo essenziale, da un condotto che, almeno in un suo tratto, si sviluppa, con profilo convergente, poi, per un brevissimo tratto (costituente quello a sezione ristretta), parallelo e quindi divergente, analogo, in sezione, in tale tratto, a quello di un tubo venturi. Di norma, ? parzialmente - ma, in alcune versioni, completamente - immerso nell?acqua del mare. Data questa sua conformazione, il flusso della massa di acqua che lo attraversa ? costretto, nel tratto a sezione ristretta, ad accelerare la propria velocit?, provocando, cos?, a seguito della diminuzione della pressione a valori inferiori a quella atmosferica, il risucchio, attraverso appositi fori o tubi di collegamento, dell?aria atmosferica che, dopo aver attraversato le pale dell?aeromotore, affluisce man mano nella camera di espansione. - the water suction machine ? constituted, in its essential nucleus, by a duct which, at least in one of its stretches, develops, with a convergent profile, then, for a very short stretch (constituting the narrow section), parallel and then diverging, analogous, in section, in this section, to that of a venturi tube. Normally, ? partially - but, in some versions, completely - immersed in sea water. Given this conformation, the flow of the mass of water that crosses it? forced, in the section with a narrow section, to accelerate its speed, causing, thus, following the decrease in pressure to values lower than the atmospheric one, the suction, through special holes or connecting pipes, of the atmospheric air which, after passing through the blades of the aeromotor, it gradually flows into the expansion chamber.
A seconda delle caratteristiche locali del moto ondoso, della conformazione dei luoghi e del tipo di impianto realizzato, il condotto pu? operare come macchina aspiratrice sia nella fase di sollevamento che in quella di ritiro dell?onda. Depending on the local characteristics of the wave motion, the conformation of the places and the type of plant built, the duct can operate as a suction machine both in the lifting phase and in the wave withdrawal phase.
Allorquando l?aeromotore ? installato lungo la linea di costa e/o integrato nelle opere portuali, di norma, il condotto ? costituito (come illustrato nella Figure 1 e 2), da due pareti contrapposte, convergenti/divergenti, saldamente unite tra di loro e alla struttura alla quale accedono, nel quale il tratto divergente che si sviluppa al di sopra del pelo libero dell?acqua fuoriesce dalla stessa, quando il mare ? calmo, per un? altezza correlata a quella media delle onde che si registrano in loco (Figure 1 e 2). When the aeromotor ? installed along the coast line and/or integrated in port works, as a rule, the duct ? made up (as illustrated in Figures 1 and 2) of two opposing walls, converging/diverging, firmly joined together and to the structure they access, in which the diverging section that develops above the free surface of the water emerges from the same, when the sea? calm, for a? height correlated to the average wave height recorded on site (Figures 1 and 2).
La macchina aspiratrice ad acqua pu? avere tale conformazione anche quando l?impianto ? installato in mare aperto. In questo caso, le due pareti circondano una struttura galleggiante (di norma, di forma anulare), alla quale sono saldamente unite, ancorata al fondo del mare in modo rigido ovvero lasco. The water suction machine can have this conformation even when the? plant ? installed offshore. In this case, the two walls surround a floating structure (usually ring-shaped), to which they are firmly joined, rigidly or loosely anchored to the seabed.
La depressione che la macchina aspiratrice ad acqua ? in grado di creare nella camera di espansione non dipende dall?altezza dell?onda, bens? dal grado di strozzatura della sezione ristretta del condotto. Pertanto, anche con onde di moderata altezza, ? possibile stabilire e mantenere nella camera di espansione valori di pressione non superiori alle 0,2 atmosfere. L?aeromotore pu? anche essere realizzato nell?ambito di un impianto di overtopping che viene a configurarsi quale componente integrativo essenziale della macchina aspiratrice ad acqua. The depression that the water suction machine ? able to create in the expansion chamber does not depend on the height of the wave, but? the degree of restriction of the narrow section of the duct. Therefore, even with waves of moderate height, it? It is possible to establish and maintain pressure values not exceeding 0.2 atmospheres in the expansion chamber. The aeromotor can? can also be made in the context of an overtopping plant which takes the form of an essential supplementary component of the water suction machine.
In questo caso, infatti, la stessa non ? direttamente azionata dal moto ondoso ma dal flusso dell?acqua presente nel bacino di raccolta dell? overtopping che viene scaricata in mare grazie al salto geodetico esistente tra il livello del pelo libero dell?acqua raccolta nello stesso e quello, pi? basso, dell?acqua del mare che lo circonda. In this case, in fact, the same is not? directly activated by the wave motion but by the flow of the water present in the collection basin of the? overtopping which is discharged into the sea thanks to the existing geodetic jump between the level of the free surface of the water collected in the same and that, more? low, of the sea water that surrounds it.
Per aumentare la capacit? di aspirazione della macchina aspiratrice ad acqua e ridurre al tempo stesso le dissipazioni di energia dipendenti dalle forti variazioni di sezione del tratto convergente-divergente, il condotto di aspirazione pu? essere conformato come un sifone, con un profilo ad arco o come quello di una U rovesciata. To increase the capacity? of the suction of the water suction machine and at the same time reduce the energy dissipations dependent on the strong variations in the section of the convergent-divergent section, the suction duct can? be shaped like a siphon, with an arched profile or like that of an inverted U.
In questa configurazione, la depressione che ? possibile ottenere nella colonna d?acqua che fluisce nella parte superiore del sifone attraverso il venturi ? funzione non solo del rapporto di strozzatura di quest?ultimo, e, quindi, di quella parte dell?energia di pressione che viene convertita in energia cinetica, ma anche della ?quota? (con riferimento a quella alla quale si trova il pelo libero dell?acqua che affluisce nel sifone) che viene raggiunta dal tratto pi? alto del condotto, e cio? di quella (altra) parte della energia di pressione che viene convertita in energia potenziale di posizione. In this configuration, the depression that ? possible to get into the column? water flowing in the upper part of the siphon through the venturi ? function not only of the throttle ratio of the latter, and, therefore, of that part of the pressure energy which is converted into kinetic energy, but also of the ?share? (with reference to that at which the free surface of the water flowing into the siphon is located) which is reached by the most? top of the duct, and what? of that (other) part of the pressure energy which is converted into positional potential energy.
Quanto sopra comporta che, combinando opportunamente il rapporto di strozzatura con la quota massima alla quale si sviluppa il condotto a sifone, ? possibile ottenere depressioni elevate anche con rapporti di strozzatura non particolarmente spinti, riducendo, cos?, come gi? detto, in modo rilevante, le dissipazioni di energia dipendenti dalle forti variazioni di sezione nel tratto convergente-di vergente. The above implies that, suitably combining the bottleneck ratio with the maximum height at which the siphon duct develops, ? is it possible to obtain high depressions even with not particularly pushed throttle ratios, reducing, thus?, as already? said, in a significant way, the energy dissipations dependent on the strong section variations in the convergent-vergent section.
In queste versioni dell?aeromotore, e cio? quando abbinato ad un impianto di overtopping, il condotto di aspirazione pu? essere costituito sia da un tronco di tubo a sezione circolare, che si configura in tutta la sua lunghezza, come un ordinario tubo venturi, immerso verticalmente nell?acqua, la cui estremit? superiore, che funge da bocca di presa dell?acqua da scaricare in mare, attraversa il fondo del bacino dell? overtopping (Figura 3), che, e pi? efficacemente, da un condotto che opera (anche) come sifone, come illustrato nella Figura 4. In these versions of the aeromotor, and cio? when combined with an overtopping system, the intake duct can? be constituted both by a truncated tube with a circular section, which is configured along its entire length, like an ordinary venturi tube, immersed vertically in water, the end of which? upper, which acts as an intake mouth for the water to be discharged into the sea, crosses the bottom of the basin of the? overtopping (Figure 3), which, and pi? effectively, from a duct that (also) operates as a siphon, as illustrated in Figure 4.
Nella configurazione del condotto di aspirazione a sifone, l?aeromotore a depressione pu? essere abbinato/integrato con un ordinario impianto di OWC, aumentando, cos?, in modo significativo, di circa il 20-30%, l?energia che viene estratta dalle onde che penetrano all?interno dello stesso. In the configuration of the siphon intake duct, the vacuum engine can be combined/integrated with an ordinary OWC system, thus significantly increasing the energy that is extracted from the waves that penetrate inside it by about 20-30%.
A tal fine, come emerge dalla Figura 6, ? sufficiente creare all?interno della camera di oscillazione dell?OWC - attraverso la costruzione/installazione di una parete la cui altezza ? di poco inferiore a quella massima che, di norma, raggiunge la colonna d?acqua oscillante nella fase di sollevamento dell?onda - una seconda camera che opera come vasca di raccolta dell?acqua che affluisce dentro l?OWC nella fase di sollevamento dell?onda e che viene, quindi, scaricata in mare dal sifone, nella fase di ritiro dell?onda. To this end, as emerges from Figure 6, ? simply create within the swing chamber of the OWC - through the construction/installation of a wall whose height is ? slightly lower than the maximum that, as a rule, reaches the oscillating water column in the wave lifting phase - a second chamber that acts as a collection tank for the water that flows into the OWC in the wave lifting phase. wave and which is then discharged into the sea from the siphon, in the wave withdrawal phase.
Il cassone con la turbina ed il connesso generatore elettrico (o altra macchina operatrice) ? installato all?esterno, sul tetto dell?OWC o nelle immediate vicinanze, ed ? collegato alla sezione ristretta del condotto di aspirazione, con apposita tubazione che attraversa il tetto o una delle pareti dell?OWC (Figura 6). The caisson with the turbine and the connected electric generator (or other operating machine) ? installed outside, on the roof of the OWC or in the immediate vicinity, and ? connected to the narrow section of the intake duct, with a special pipe that crosses the roof or one of the walls of the OWC (Figure 6).
Va, peraltro, precisato che il condotto di aspirazione a sifone pu? anche essere installato a cavallo di una struttura fissa o galleggiante, con entrambi i tratti discendenti immersi nell?acqua e con il tratto a sezione ristretta posizionato nella sua parte pi? alta. It should, however, be specified that the siphon intake duct can? can also be installed astride a fixed or floating structure, with both descending sections immersed in water and with the narrow section section positioned in its most? high.
In questa configurazione pu? costituire la pompa di aspirazione di qualunque altro tipo di aeromotore a depressione. In this configuration can? constitute the suction pump of any other type of vacuum-operated aeromotor.
5) Breve descrizione dei disegni 5) Brief description of the drawings
La presente invenzione viene, qui di seguito, descritta, facendo riferimento ai disegni annessi, che illustrano, non in scala, gli elementi costitutivi essenziali di alcune forme di esecuzione della stessa: The present invention is described hereinafter, with reference to the attached drawings, which illustrate, not to scale, the essential constituent elements of some embodiments of the same:
la FIGURA 1 rappresenta, in sezione, la versione base dell?impianto in una delle sue possibili realizzazioni lungo la linea di costa (nel disegno, un molo marittimo indicato con la lettera M), in condizioni di non operativit?, e cio? quando il livello del mare - rappresentato dalle tre linee tratteggiate, indicate con il codice alfanumerico (nel seguito, pi? semplicemente codice) H0 - ? in quiete. Il fondo del mare ? rappresentato dalla linea continua, in basso al disegno, indicata con la lettera F. Il cassone, che ? installato sopra il molo, ? indicato con la lettera C. Con la lettera C1 ? indicato un secondo cassone. La turbina ? indicata con la lettera T ed ? installata in una delle pareti del cassone. FIGURE 1 represents, in section, the basic version of the plant in one of its possible constructions along the coast line (in the drawing, a sea pier indicated with the letter M), in non-operational conditions, and cio? when the sea level - represented by the three dotted lines, indicated with the alphanumeric code (hereinafter, more simply code) H0 - ? in quiet. The bottom of the sea? represented by the continuous line, at the bottom of the drawing, indicated with the letter F. The body, which is? installed above the pier, ? indicated with the letter C. With the letter C1 ? indicated a second box. The turbine ? indicated with the letter T and ? installed in one of the walls of the caisson.
La lettera A indica uno dei moduli che costituiscono - in questa versione dell?impianto, sono realizzati in serie ed incastrati l?uno nell?altro - la macchina aspiratrice. Ciascuno di essi, realizzato in cemento precompresso, ? costituito da due pareti contrapposte, convergentidivergenti, rispettivamente indicate con i caratteri alfanumerici P1 e P2, la cui sezione corrisponde a quella di un tubo venturi, saldamente unite tra loro attraverso apposite strutture metalliche (lettera G), o altre forme di giunzione, nonch? alla parete del molo, in modo da chiudere ermeticamente lo spazio S esistente tra le due strutture P2 e M. The letter A indicates one of the modules that make up - in this version of the system, they are mass-produced and fitted one into the other - the suction machine. Each of them, made of prestressed concrete, is consists of two opposing walls, convergent-divergent, respectively indicated with the alphanumeric characters P1 and P2, whose section corresponds to that of a venturi tube, firmly joined together through special metal structures (letter G), or other forms of junction, as well as to the wall of the pier, so as to hermetically close the space S existing between the two structures P2 and M.
La parete interna, P2, della macchina aspiratrice A, all?altezza in cui il tratto convergente inizia a divergere ? attraversata da una linea continua di fori, non rappresentati nel disegno, che consentono all?aria atmosferica, convogliata, dal tubo B, dall?interno del cassone allo spazio S, che opera come un vero e proprio condotto, di essere aspirata, e quindi espulsa all? esterno, dalla macchina aspiratrice, quando la stessa, attraversata dalle onde, ? in funzione. The internal wall, P2, of the suction machine A, at the height where the converging section begins to diverge? crossed by a continuous line of holes, not shown in the drawing, which allow the atmospheric air, conveyed by tube B, from inside the box to space S, which operates as a real duct, to be sucked in, and therefore expelled to external, from the suction machine, when the same, crossed by the waves, is working.
- la FIGURA 2 mostra rimpianto di cui alla Figura 1, in una variante rappresentata dal fatto che il tratto della parete divergente P1 che si estende verso il basso prosegue nel suo sviluppo, per un ulteriore tratto, P3, con sezione sempre pi? allargata, in modo da poter raccogliere, nella fase di sollevamento dell?onda, la spinta anche di parte della massa d?acqua che non attraversa il condotto; - FIGURE 2 shows the regret referred to in Figure 1, in a variant represented by the fact that the section of the divergent wall P1 which extends downwards continues in its development, for a further section, P3, with an increasingly larger section. enlarged, so as to be able to collect the thrust of part of the mass of water that does not pass through the duct during the wave's lifting phase;
- la FIGURA 3 rappresenta una versione dell? aeromotore realizzato nell?ambito di un impianto di overtopping. L?impianto di overtopping ? indicato con la lettera I; i codici A1 e A2, le strutture di ancoraggio dello stesso al fondo del mare. - FIGURE 3 represents a version of the aeromotor built in the context of an overtopping plant. The overtopping plant? indicated with the letter I; codes A1 and A2, the anchoring structures of the same to the bottom of the sea.
La linea tratteggiata, indicata con il codice HO, indica l?altezza del pelo libero dell?acqua quando il mare ? in quiete; il codice H1, il livello del pelo libero dell?acqua presente nel bacino di raccolta dell?acqua marina; la lettera C, il cassone; i codici G1 e G2, due strutture metalliche, o di altro materiale, di ancoraggio del cassone all? overtopping; i codici G3 e G4, dei tiranti che fungono da ulteriori strutture di sostegno del cassone. La lettera V indica il tubo Venturi, che ? completamente immerso nell?acqua, in posizione verticale, attraverso il quale l?acqua raccolta nel bacino dell? overtopping defluisce nel mare sottostante. I fori presenti nel trato ristreto del tubo venturi sono indicati con la letera F. La lettera U indica il tubo nel quale ? inserito, e chiuso in modo ermetico, il tratto convergente- divergente del tubo Venturi V. La lettera Z indica lo spazio esistente tra il trato a sezione convergente-divergente del tubo venturi e il tubo U che lo racchiude; la letera B, il condoto che convoglia l?aria che si ? espansa nel cassone C nello spazio Z. The dotted line, indicated with the code HO, indicates the height of the free surface of the water when the sea is at? in stillness; the H1 code, the level of the free surface of the water present in the seawater catchment basin; the letter C, the chest; codes G1 and G2, two metal or other material structures for anchoring the caisson to the overtopping; the codes G3 and G4, of the tie rods which act as additional support structures of the caisson. The letter V indicates the Venturi tube, which ? completely immersed in water, in a vertical position, through which the water collected in the basin of the overtopping drains into the sea below. The holes present in the narrow section of the venturi tube are indicated with the letter F. The letter U indicates the tube in which ? inserted, and hermetically sealed, the convergent-divergent portion of the Venturi tube V. The letter Z indicates the space existing between the convergent-divergent section portion of the Venturi tube and the U tube that encloses it; the letter B, the conduit that conveys the? air that is? expanded into box C in space Z.
- la FIGURA 4 mostra un?altra versione dell?aeromotore realizzato nell?ambito di un impianto di overtopping, che differisce da quella indicata nella Figura 3, limitatamente alla conformazione del condoto di aspirazione. In questa versione, il condoto, indicato con la letera S, non opera solo come un aspiratore Venturi ma anche come un sifone ed ? costituito da un tubo che ha una curvatura analoga a quella di una U; nella sua parte curva pi? alta, indicata con la letera V, ? conformato come un tubo Venturi, la sua sezione ristreta ? atraversata da numerosi fori, F, ed ? racchiusa ermeticamente all?interno del tronco di un altro tubo, indicato con la lettera T; le due estremit? del condoto S sono immerse, l?una, la pi? corta, S2, nell?acqua presente nel bacino di raccolta dell?impianto di overtopping, I, al quale il condotto ? unito, l?altra, la pi? lunga SI, che attraversa il fondo del bacino, nell?acqua del mare che, ad una quota inferiore, circonda tale impianto. - FIGURE 4 shows another version of the aero-engine made in the context of an overtopping plant, which differs from the one indicated in Figure 3, limited to the shape of the intake duct. In this version, the conduit, indicated with the letter S, not only operates as a Venturi aspirator but also as a siphon and ? consisting of a tube that has a curvature similar to that of a U; in its curved part more? high, indicated with the letter V, ? shaped like a Venturi tube, its narrow section? crossed by numerous holes, F, and ? hermetically enclosed inside the trunk of another tube, indicated with the letter T; the two ends? of the condoto S are immersed, l?una, the pi? short, S2, in the water present in the collection basin of the overtopping plant, I, to which the duct is? united, the? other, the pi? long SI, which crosses the bottom of the basin, in the water of the sea which, at a lower altitude, surrounds this plant.
- la FIGURA 5 mostra, nel dettaglio, il tratto del condotto S, nella sua parte pi? alta in cui ? conformato come un tubo Venturi nonch? gli spazi, Z1 e Z2, delimitati dal tubo T, che racchiude, in modo ermetico, il tratto convergente-divergente dello stesso; - FIGURE 5 shows, in detail, the section of the duct S, in its most? high where? shaped like a Venturi tube as well as? the spaces, Z1 and Z2, delimited by the tube T, which hermetically encloses its convergent-divergent section;
- la FIGURA 6 mostra una versione dell?aeromotore abbiriato/integrato con un impianto OWC, e cio? in un impianto a colonna d?acqua oscillante. La letera W indica la struttura dell? OWC; la lettera G, il generatore eletrico che accede all? OWC; la letera P, una parete che divide in due la camera di oscillazione dell?OWC, creandone una seconda; la lettera S, il condotto di aspirazione nella configurazione sifone-Venturi; la lettera C, il cassone dell?aeromotore; la lettera T, la turbina; la lettera B, il condotto che pone in comunicazione l?interno del cassone con lo spazio, Z, esistente tra la superficie esterna del tubo Venturi e quella interna del tubo che lo racchiude. - FIGURE 6 shows a version of the aeromotor built/integrated with an OWC system, and what? in an oscillating water column system. The letter W indicates the structure of the OWC; the letter G, the electric generator that accesses the? OWC; letter P, a wall that divides the OWC's oscillation chamber in two, creating a second one; the letter S, the suction duct in the siphon-Venturi configuration; the letter C, the body of the aeromotor; the letter T, the turbine; the letter B, the duct that connects the inside of the caisson with the space, Z, existing between the external surface of the Venturi tube and the internal one of the tube which encloses it.
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Citations (3)
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FR761818A (en) * | 1932-12-20 | 1934-03-28 | Device for the use of energy from the sea | |
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FR2959780A1 (en) * | 2010-05-10 | 2011-11-11 | Barba Willy Del | Machine for transforming potential energy from sea waves into electrical energy for boat battery, has tubes, pipe and caisson arranged such that water level variations in tubes cause discharge of air toward caisson to drive aerogenerator |
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2020
- 2020-07-31 IT IT102020000018925A patent/IT202000018925A1/en unknown
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